主矿井通风风流能量消耗最小化控制研究

王志鹏

（晋能控股煤业集团朔州煤电千井煤业有限公司，山西 朔州 036900）

引言

通风控制系统的原理是在矿井内每个工作区域内配置一套二次通风机，在工作区域内对通风风量进行探测[1-3]，通过计算每个工作区域内所需的总二次空气流量，将其作为风扇通风流量的设定值[4-5]。

为了实现矿井通风稳定可靠，本文提出了一种新的通风风量最小控制方法，对目前的通风系统做出优化和改进，使得矿井通风系统更加稳定，消耗的能源更少。

1 实验模型搭建

1.1 控制定义

目前通风系统采用多个风机分配通风风流的方式。风扇和门是通风系统的一部分，单个风扇或门的改变会对其他风扇的运行产生影响，采用SISO（单进单出）控制器很难精确地解决目前的通风控制问题。

控制目标是采用协调方式使风机正常运行，并且满足矿井所需的最小空气流量。

1.2 先验信息的定义

使用先验信息的目标是矿井通风系统正常工作时如何节省能源。通过对通风系统进行分析，设置控制范围，提出了一个改进后的、优越的通风系统方案，如图1所示。

图1 改进优化的矿主通风系统示意图

对主风量影响最大的部件为主风机和各层进气、排气增压风机。各层二次风机仅起搅拌作用，对整体风量无显著影响。

研究表明，为了实现矿井通风过程中最大程度的节能，需要控制两个最重要的参数，一是矿井通风系统中进出的空气流量，二是空气流量所需的风扇最低功率，通过通风风流能量计算得到空气流量。……